巖土工程數(shù)值分析課程論文周森

1、研 究 生 課 程 論 文(2009-2010學(xué)年第二學(xué)期)巖土工程數(shù)值分析課程論文研究生：周森提交日期： 2010年7月1日 研究生簽名：學(xué) 號200920105032學(xué) 院土木與交通學(xué)院課程編號S0814007課程名稱巖土工程數(shù)值分析學(xué)位類別碩士任課教師劉庭金教師評語： 成績評定： 分 任課教師簽名： 年 月 日目 錄例案1基于Midas-GTS的條形、方形基礎(chǔ)下附加應(yīng)力及位移分析 （3）例案2基于強度折減法的Midas-GTS二維邊坡穩(wěn)定性分析 （13）例案3基于Midas-GTS的二維隧道襯砌模擬分析 （20）例案4基于Midas-GTS的三維基坑施工階段模擬 （27）例案5 巖土工程

2、實例介紹分析廣州陳家祠廣場及周邊環(huán)境綜合整治地下空間工程基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計 （31）基于Midas-GTS的條形、方形基礎(chǔ)下附加應(yīng)力及位移分析周 森（華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 09巖土工程）摘 要：運用了Midas-GTS分別建立了條形基礎(chǔ)和方形基礎(chǔ)沉降及基底附加應(yīng)力計算模型。條形基礎(chǔ)考慮平面應(yīng)變問題，采用二維坐標(biāo)建模；方形基礎(chǔ)考慮荷載的分布情況，則采用三維實體建模。通過程序分析計算，得到了兩種基礎(chǔ)下位移、附加應(yīng)力的分布規(guī)律，得到了位移分布等值云圖和“應(yīng)力泡”分布，與土力學(xué)經(jīng)典理論分析結(jié)果進行了對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬分析結(jié)果與理論分析結(jié)果具有一致性，從而也驗證了理論分析結(jié)果的正確性。關(guān)鍵詞：條形基

3、礎(chǔ)；方形基礎(chǔ)；位移；附加應(yīng)力；規(guī)律1 引 言地基內(nèi)的附加應(yīng)力是由基底附加壓力引起的，建筑物荷載在地基中產(chǎn)生的應(yīng)力為附加應(yīng)力，其大小直接影響著地基的變形和穩(wěn)定性，因此地基附加應(yīng)力的計算也顯得尤為重要。在地基附加應(yīng)力的計算方面，目前采用彈性理論推導(dǎo)出的公式，并引入地基是半無限空間彈性體和地基土是均勻、連續(xù)、各向同性兩方面的假設(shè)1。但是地基土的成層分布及應(yīng)力歷史等因素，使的地基土性參數(shù)呈現(xiàn)空間變異性2?；趩栴}的復(fù)雜性和不確定性，對于地基附加應(yīng)力的計算并沒有簡單成熟的方法。大量試驗表明，當(dāng)?shù)鼗磷饔玫暮奢d不是很大、土中塑性變形區(qū)很小時，荷載和變形之間近似成線性關(guān)系，基于彈性理論的計算結(jié)果與實測值相差

4、不大。在地基沉降位移的計算方面，也存在很大程度的不精確性，目前確定性的計算方法主要有分層總和法3和建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范法4。隨著有限元分析技術(shù)的日益成熟，目前也有一批學(xué)者運用有限元方法對地基沉降進行了研究。本文通過建立條形基礎(chǔ)和方形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力和位移計算模型，分析了各自附加應(yīng)力分布規(guī)律及位移變形特點，與經(jīng)典理論進行了對比，以更加生動、形象的方式驗證了理論的正確性。2 模型建立2.1 條形基礎(chǔ)模型運用Midas-GTS二維建模，建立了條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力和位移計算的模型，邊界條件采用平面應(yīng)變。條形基礎(chǔ)寬度B為2m，而邊界距離取寬度的23倍，地基土深度取影響范圍之內(nèi)約6倍寬度5；不考慮地基

5、土的空間變異性，取平均重度=20KN/m3，泊松比取為0.25，彈性模量E取5e3kpa，土體內(nèi)摩擦角為15°，粘聚強度取25kpa；條形基礎(chǔ)施加給地基的線荷載為200KN/m。條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力和位移計算模型、施加支撐及荷載后網(wǎng)格分別如圖1、2和3所示。2.2 方形基礎(chǔ)模型運用Midas-GTS建立了方形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力和位移計算的三維實體模型，邊界支撐分別在實體底部限制Z方向位移，左右兩側(cè)限制X方向位移，前后兩側(cè)限制Y方向位移。方形基礎(chǔ)寬度B為4m，邊界距離取寬度的2倍即8m，地基土深度取為20m；不考慮地基土的空間變異性，取平均重度=20KN/m3，泊松比取為0.25，彈

6、性模量E取5e3kpa，土體內(nèi)摩擦角為15°，粘聚強度取25kpa；方形基礎(chǔ)施加給地基的均布面荷載為200KN/m2。方形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力和位移計算模型、施加支撐及載荷后網(wǎng)格分別如圖4、5和6所示。 圖1 條形基礎(chǔ)計算模型 圖2 施加支撐后條形基礎(chǔ)模型 圖3 施加載荷后條形基礎(chǔ)計算模型 圖4 方形基礎(chǔ)計算模型 圖5 方形基礎(chǔ)計算模型 圖6 方形基礎(chǔ)計算模型（正立面）3 分析結(jié)果查看3.1 條形基礎(chǔ)結(jié)果運行Midas-GTS對條形基礎(chǔ)下地基土的附加應(yīng)力及位移進行分析計算，在結(jié)果表單中查看位移、內(nèi)力和應(yīng)力的各項分布，總結(jié)出一些特點和規(guī)律。位移分布、內(nèi)力分布和應(yīng)力分布分別如圖712所示。

7、圖7 條形基礎(chǔ)下地基X方向位移圖8 條形基礎(chǔ)下地基Y方向位移從位移圖可以看出，地基土在條形基礎(chǔ)作用下，X方向產(chǎn)生向側(cè)下方的擠壓變形，呈蝶形分布類型；Y方向產(chǎn)生豎向位移，呈橢圓環(huán)形分布，在條形基礎(chǔ)中心下較小土體范圍內(nèi)，沉降最大。圖9 條形基礎(chǔ)下地基FX反力圖10 條形基礎(chǔ)下地基FY反力從內(nèi)力分布可以看出，條形基礎(chǔ)地基FX反力最大發(fā)生在地基土側(cè)壁離地面約2/3位置，F(xiàn)Y反力最大發(fā)生在正對條形基礎(chǔ)下的地基土地面位置，大致呈現(xiàn)直線分布特征。圖11 條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力分布圖12 條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力分布從應(yīng)力分布圖可以看到，條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力分布呈蝶形分布，應(yīng)力分布等值線表明，最大應(yīng)力分布在條

8、形基礎(chǔ)下側(cè)一較小范圍內(nèi)，應(yīng)力影響較明顯區(qū)域大致分布在1.5倍基礎(chǔ)寬度范圍；條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力分布呈橢圓形分布，應(yīng)力分布等值線表明，最大應(yīng)力分布在條形基礎(chǔ)下側(cè)一較小范圍內(nèi)，應(yīng)力從內(nèi)到外按照從大到小環(huán)形擴散分布，應(yīng)力影響較明顯的區(qū)域大致分布在4倍基礎(chǔ)寬度范圍，與理論分析有一定出入，原因在于建模時沒有考慮土體自重的影響。3.2方形基礎(chǔ)結(jié)果運行Midas-GTS對方形基礎(chǔ)下地基土的附加應(yīng)力及位移進行分析計算，在結(jié)果表單中查看位移、內(nèi)力和應(yīng)力的各項分布，總結(jié)出一些特點和規(guī)律。位移分布、內(nèi)力分布和應(yīng)力分布分別如圖1320所示。圖13 方形基礎(chǔ)下地基X方向位移圖14 方形基礎(chǔ)下沿垂直Y剖切所得X方向位移

9、圖14 方形基礎(chǔ)下地基Y方向位移圖15 方形基礎(chǔ)下沿垂直X剖切所得Y方向位移圖16 方形基礎(chǔ)下地基Z方向位移圖17 方形基礎(chǔ)下沿垂直X剖切所得Z方向位移從X、Y和Z方向位移分布云圖得知，X、Y方向位移分布基本相同，產(chǎn)生側(cè)下方擠壓變形，呈現(xiàn)蝶形分布特征；Z方向位移在方形基礎(chǔ)下側(cè)某一局部區(qū)域最大，而后按照環(huán)形遞減的順序向外擴散。圖18 方形基礎(chǔ)下地基土分布圖19 方形基礎(chǔ)下地基土分布圖20 方形基礎(chǔ)下地基土分布從X、Y和Z應(yīng)力分布等值線得知，方形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力在X和Y方向分布大致相同，大致呈曲線分布，蝶形特征逐漸消失；Z方向應(yīng)力分布呈大致環(huán)形遞減，但影響范圍較淺。4 結(jié) 論運用Midas-GT

10、S建立了條形基礎(chǔ)和方形基礎(chǔ)的地基附加應(yīng)力和位移計算模型，條形基礎(chǔ)采用二維建模，方形基礎(chǔ)采用三維實體建模。通過程序，分析了兩種基礎(chǔ)下地基土附加應(yīng)力和位移分布特征，得到了如下結(jié)論：1）條形基礎(chǔ)作用下地基土在X方向產(chǎn)生向側(cè)向下的擠壓變形，呈蝶形分布特征；Y方向產(chǎn)生豎向位移，呈橢圓環(huán)形分布，在條形基礎(chǔ)中心下較小土體范圍內(nèi)，沉降最大。2）條形基礎(chǔ)下地基附加應(yīng)力呈蝶形分布，最大應(yīng)力分布在條形基礎(chǔ)下側(cè)一較小范圍內(nèi)，應(yīng)力影響較明顯區(qū)域大致分布在1.5倍基礎(chǔ)寬度范圍；附加應(yīng)力分布呈橢圓形分布，最大應(yīng)力分布在條形基礎(chǔ)下側(cè)一較小范圍內(nèi)，應(yīng)力從內(nèi)到外按照從大到小環(huán)形擴散分布，應(yīng)力影響較明顯的區(qū)域大致分布在4倍基礎(chǔ)寬度

11、范圍。3）方形基礎(chǔ)下地基在X、Y方向位移分布基本相同，產(chǎn)生側(cè)下方擠壓變形，呈現(xiàn)蝶形分布特征；Z方向位移在方形基礎(chǔ)下側(cè)某一局部區(qū)域最大，而后按照環(huán)形遞減的順序向外擴散。4）方形基礎(chǔ)下地基在X和Y方向應(yīng)力分布大致相同，大致呈曲線分布，蝶形特征逐漸消失；Z方向應(yīng)力分布呈大致環(huán)形遞減，但影響范圍較淺。參考文獻15 肖紹然.土力學(xué)M.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2007，1.2 包承鋼，高大釗，張慶華.地基可靠度分析的一般理論M.武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，1997，1-18.基于強度折減法的Midas-GTS二維邊坡穩(wěn)定性分析周 森（華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 09巖土工程）摘 要：介紹了有限元強度折減法

12、的基本原理，闡述了該方法建立模型的原則、分析邊坡的優(yōu)點、邊坡整體失穩(wěn)的依據(jù)。結(jié)合建立的二維邊坡模型，基于有限元強度折減法，運用有限元軟件 Midas/GTS對該邊坡進行了數(shù)值分析，得到了邊坡在自重作用下的水平位移等值云圖、應(yīng)力與應(yīng)變云圖及安全系數(shù)指標(biāo)，依此確定了最危險滑面位置和形狀以及整體失穩(wěn)的安全系數(shù)。關(guān)鍵詞：有限元強度折減法；邊坡；滑動面；安全系數(shù)1 強度折減法的基本原理極限平衡法和塑性極限分析法是土坡穩(wěn)定分析中的傳統(tǒng)方法，基于強度折減的有限元法用于邊坡穩(wěn)定分析是較新的方法。有限元強度折減法 (以下簡稱有限元法 )的基本原理是將坡體強度參數(shù)粘聚力和內(nèi)摩擦角值同時除以一個折減系數(shù)F1-2，得

13、到一組新的和值，即經(jīng)過折減后的抗剪強度指標(biāo)為 （1） （2）然后將和作為新的計算參數(shù)輸入，再進行試算；當(dāng)計算不收斂時，對應(yīng)的F被稱為坡體的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，此時坡體達到極限狀態(tài)，發(fā)生剪切破壞，同時可以得到坡體的破壞滑動面。應(yīng)用有限元法需滿足以下條件3：1）要有一個成熟的有限元程序；2）選擇可供實用的彈塑性模型和強度屈服準(zhǔn)則；3）計算范圍、邊界條件、網(wǎng)格劃分要滿足計算要求。強度折減法是基于有限元計算理論之上的邊坡整體穩(wěn)定分析方法，因此它具有有限元法的一切優(yōu)點。與傳統(tǒng)的極限平衡法相比，邊坡穩(wěn)定分析的有限元法的優(yōu)點總結(jié)如下4。1)破壞面的形狀或位置不需要事先假定，破壞自然地發(fā)生在土的抗剪強度不能抵抗

14、剪應(yīng)力的地帶(或者稱為巖土體剪切帶)，在求解安全系數(shù)時，不需要假定滑動面的形狀和位置，也無須進行條分，而是由程序自動求出滑動面，從而避免了人工劃分滑動面過程中存在誤差；2)由于有限元法全面滿足了靜力許可、應(yīng)變相容和應(yīng)力應(yīng)變之間的本構(gòu)關(guān)系，因此不必引入假定條件，保持了嚴(yán)密的理論體系；3)采用數(shù)值分析方法，可以不受邊坡幾何形狀的不規(guī)則和材料的不均勻性的限制，因此是一種比較理想的分析邊坡應(yīng)力、 變形和穩(wěn)定性態(tài)的手段，有限元解提供了應(yīng)力變形的全部信息。Midas-GTS在運用于巖土工程數(shù)值分析以來，其精度可以滿足大多數(shù)工程分析需要，且提供了眾多可供選擇的強度準(zhǔn)則。本文采用Mohr-coulomb強度準(zhǔn)

15、則。2 Mohr-coulomb強度準(zhǔn)則Mohr-coulomb破壞準(zhǔn)則表示如下 （3）式中，為土體極限剪應(yīng)力，土體為粘聚強度，土體為內(nèi)摩擦角。其該強度具有簡單而且準(zhǔn)確的優(yōu)點，至今被廣泛應(yīng)用于土質(zhì)材料的分析中。該強度準(zhǔn)則用應(yīng)力不變量I1、應(yīng)力偏量不變量J2和羅德角表示為5 （4）圖1 Mohr-coulomb強度準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間中的表示莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則在土質(zhì)材料的分析上有兩個主要缺點。第一是沒有考慮第二主應(yīng)力對破的影響，這與試驗結(jié)果不相符；第二是莫爾圖形的子午線和破壞包絡(luò)線是直線，內(nèi)摩擦角不隨約束壓力(或者靜水壓力)變化。所以當(dāng)約束壓力在限制范圍內(nèi)時，該準(zhǔn)則結(jié)果準(zhǔn)確；但是當(dāng)約束壓力在限制范圍以

16、外時，準(zhǔn)確性將會降低5。正因為該準(zhǔn)則在實用的約束壓力范圍內(nèi)具有較高的準(zhǔn)確性，并且使用簡單，所以在巖土分析中被廣泛應(yīng)用。3 二維邊坡模型建立的二維邊坡模型分兩個界面。第一個界面為粘土層，彈性模量E取1.0e5 kpa，粘聚強度取50kpa，內(nèi)摩擦角取36°，土體重度=20KN/m3，泊松比取0.3；第二個界面為軟弱夾層，彈性模量E取1.0e4 kpa，粘聚強度取30kpa，內(nèi)摩擦角取15°，土體重度=20KN/m3，泊松比取0.3。邊坡總高度為20m，邊坡模型示意如圖2所示。圖2 邊坡模型示意圖采用有限元軟件進行邊坡力學(xué)分析時，如果按照真實的邊坡體模型進行分析，是一個三維力學(xué)

17、問題，分析起來耗費時間和計算機資源，其分析結(jié)果未必很理想。根據(jù)彈性力學(xué)理論，將這種在縱向比較長的的邊坡體結(jié)構(gòu)簡化為平面應(yīng)變問題來代替三維模型，結(jié)果偏于安全6。位移邊界條件的簡化視實際約束的強弱可以簡化為固定約束或者鉸支約束等。邊界條件為：下部邊界固定，左右邊界水平約束，采用四邊形單元劃分網(wǎng)格，可在坡肩與坡趾區(qū)域局部以及粘土層和軟弱夾層交界面處加密網(wǎng)格尺寸，有利于提高有限元計算結(jié)果的精確度。Midas所建邊坡模型及模型網(wǎng)格劃分、歸并分別見圖3、4和5。圖3 Midas邊坡模型示意圖圖4 二維邊坡網(wǎng)格劃分圖5 二維邊坡網(wǎng)格歸并在定義邊坡支撐條件時，為方便期間，直接選擇地面支撐，這樣就在坡底施加了水

18、平及豎向約束，在坡體兩側(cè)施加了水平方向約束。定義坡體土體自重方向沿Y軸負(fù)方向，即重力方向豎直向下。施加邊界支撐及自重的網(wǎng)格劃分如圖6所示。圖6 施加邊界支撐及自重的網(wǎng)格劃分4 分析結(jié)果查看 定義施工工況后，運行Midas-GTS分析按鈕，則程序自動按照強度折減進行分析。分析歷時約660.37s，合約12mins。首先可以從結(jié)果表單中，查得穩(wěn)定安全系數(shù)Fs為1.9375，如圖7所示。圖7 邊坡安全系數(shù)Fs4.1 坡體位移由結(jié)果表單提取邊坡在水平方向和在豎直方向上的位移。結(jié)果表明，邊坡在水平方向上的最大位移發(fā)生在邊坡坡趾位置，最大位移為0.061913m，方向水平向右；邊坡在豎直方向上的最大位移發(fā)

19、生在坡肩位置，最大位移為0.073278m，方向豎直向下。邊坡水平方向上的位移分布及位移向量云圖如圖8、9所示，豎直方向上位移分布及位移向量云圖如圖10、11所示。圖8 邊坡水平方向的位移 圖9 邊坡水平位移向量云圖 圖10 邊坡豎直方向上的位移 圖11 邊坡豎直位移向量云圖4.2 坡體應(yīng)力由結(jié)果表單提取邊坡在水平方向和在豎直方向上的應(yīng)力。結(jié)果表明，邊坡在水平方向和豎直方向上的最大應(yīng)力均發(fā)生在邊坡坡底腳部，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。絕對值最大應(yīng)力分別為1.665×102 kpa和3.897×102 kp。邊坡水平和豎直方向上的應(yīng)力如圖10、11所示。圖10 邊坡水平方向應(yīng)力分布 圖

20、11 邊坡豎直方向應(yīng)力分布4.3 坡體應(yīng)變邊坡坡體水平、豎直方向和剪應(yīng)變分布分別如圖12、13和14所示，其中水平最大應(yīng)變?yōu)?6.58×10-2，豎直方向最大應(yīng)變?yōu)?5.77×10-2，最大剪應(yīng)變?yōu)?0.151。圖12 邊坡水平方向應(yīng)變圖13 邊坡豎直方向應(yīng)變 圖14 邊坡剪應(yīng)變分布5 結(jié) 論運用Midas-GTS對所建立的二維含軟弱夾層邊坡進行了強度折減分析，根據(jù)分析結(jié)果，得到如下結(jié)論。1）運用Midas-GTS進行強度折減時，初始安全系數(shù)設(shè)為1.0，然后根據(jù)在邊坡穩(wěn)定性分析（SRM）設(shè)置選項中，定義折減步數(shù)，可運行程序自動得到安全系數(shù)指標(biāo)，比Ansys等有限元軟件分析過

21、程智能化。本文所建模型，分析所得安全系數(shù)指標(biāo)Fs為1.9375。2）邊坡水平最大位移發(fā)生在邊坡坡趾位置，最大位移為0.061913m，方向水平向右；在豎直方向上的最大位移發(fā)生在坡肩位置，最大位移為0.073278m，方向豎直向下。3）邊坡水平和豎向最大應(yīng)力均發(fā)生在邊坡坡體腳部處，且出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。參考文獻1 時衛(wèi)民，鄭穎人，張魯渝.巖石高邊坡的有限元分析及其簡化分析方法 J .地下空間，2001，21 (5) .2 張彩雙.有限元強度折減法的邊坡穩(wěn)定分析 J .中國農(nóng)村水利水電，2006 (5) ：99.3 鄭穎人，陳祖煜.邊坡與滑坡工程治理 M .北京：人民交通出版社，2007，194 -

22、 204.4 鄭穎人，趙尚毅.有限元強度折減法在土坡與巖坡中的應(yīng)用 J .巖土力學(xué)與工程學(xué)報，2004， 23 (19) .5 鄭穎人，沈珠江，龔曉南.巖土塑性力學(xué)原理 M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004，2.6 張永興，賀永年.巖石力學(xué) M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008，3.基于Midas-GTS的二維隧道襯砌模擬分析周 森（華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 09巖土工程）摘 要：隧道開挖過程中，襯砌的設(shè)置對保證隧道的穩(wěn)定性有至關(guān)重要的作用。在新奧法（NATM）隧道施工中，常將錨桿和噴射混凝土作為主要的支護手段，對隧道圍巖進行支護，以便控制圍巖的變形和松弛。因此，隧道襯砌的力學(xué)特性對隧道

23、結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要。在探討圍巖、襯砌共同作用的基礎(chǔ)上，運用Midas-GTS建立了二維隧道襯砌模型，分析了其受力特性，對隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的參考意義。關(guān)鍵詞：隧道開挖；襯砌；共同作用；受力特性1 新奧法（NATM）的力學(xué)原理20世紀(jì)60年代，奧地利工程師L.V.Rabcewicz在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了一種新的隧道設(shè)計施工方法，成為新奧地利隧道施工方法（New Austrian Tunneling Method），簡稱為（NATM），新奧法目前已成為地下工程的主要設(shè)計施工方法之一1。新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)原理，以維護和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土作為主要支護手段，及時對隧道

24、圍巖進行支護，以便控制圍巖的變形與松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，形成了以錨桿、噴射混凝土和隧道圍巖三位一體的承載結(jié)構(gòu)，共同支撐山體的壓力。在實際施工過程中，常常采用二次支護，是因為洞室開挖后，盡可能及時進行初期支護和封閉，保證周邊不產(chǎn)生松動和坍塌；塑性區(qū)內(nèi)巖體保持一定的強度，讓圍巖在有控制的條件下變形。通過圍巖變形監(jiān)測，掌握洞室周邊位移和巖體、支護變形情況，待位移和變形基本趨于穩(wěn)定時，再進行二次支護。2 圍巖壓力的計算方法2.1 深埋地下工程圍巖壓力計算圍巖壓力的計算對襯砌受力特點及襯砌力學(xué)參數(shù)的設(shè)計有決定作用。地下工程圍巖壓力的確定，目前直接測量法、工程模擬法和理論圍巖壓力估算法等。在

25、圍巖壓力理論方面，國外常用普氏理論，即基于塌落拱的計算原理和K.Terzaghi理論；國內(nèi)常按照公路鐵路部門，推薦的圍巖壓力計算方法。1）普氏理論2作用在支護結(jié)構(gòu)上豎直均布壓力為 （1） （2）式中，為土體重度，為坑道高度，為水平均布圍巖壓力，為圍巖的似摩擦角。按照普氏理論計算的豎向壓力，對于軟土質(zhì)底層偏小，對于硬土質(zhì)和堅硬層則偏大，一般適用于松散、破碎圍巖中。2）K.Terzaghi理論K.Terzaghi理論把隧道圍巖視為散粒體，坑道在開挖后上方圍巖形成卸落拱，由距地面深度為h的土層水平條帶的力的平衡條件列出微分方程，并由邊界條件解得在豎向壓應(yīng)力的計算公式為 （3）式中，為土體重度，為松動

26、寬度之半，為側(cè)壓力系數(shù)，為圍巖似摩擦角，h為隧道埋深。 隨著埋深h的增大，趨近于 （4）當(dāng)取為1.0時， （5）3）我國有關(guān)部門推薦方法3我國公路鐵路部門，以工程模擬法為基礎(chǔ)，統(tǒng)計分析了我國數(shù)百公路鐵路隧道的塌方調(diào)查資料，統(tǒng)計出圍巖豎直均勻壓力的計算公式為 （6）式中，為豎直均布壓力，S為圍巖級別，為圍巖重度，為寬度影響系數(shù)，的取值按照規(guī)范規(guī)定。2.2 淺埋地下工程圍巖壓力計算41）當(dāng)埋深等效荷載高度時，側(cè)向壓力計算公式為 （7）式中，為側(cè)向均布壓力，圍巖重度，為隧道埋深，為隧道高度，為計算摩擦角。2）當(dāng)埋深>等效荷載高度時，作用在支護上側(cè)壓力為 （8）因此，作用在支護上的側(cè)壓力為 （9

27、） （10）側(cè)壓力視為均布應(yīng)力時為 （11）3 二維襯砌模型模型選取隧道型式為二維襯砌，隧道埋深設(shè)為3.5m，上覆土體重度為=20KN/m3，內(nèi)摩擦角為30°，土壓系數(shù)；噴射混凝土重度=25KN/m3，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)強度為=2.7×106KN/m3，彈性系數(shù)=2.77×107KN/m3，泊松比取為0.18；隧道形狀采用3心圓隧道，=6.0m，=4.5m，A1=A2=60°。運用Midas-GTS幾何建模如圖1、2所示。圖1 二維隧道襯砌模型圖 圖2 二維隧道襯砌單元坐標(biāo)系模型建立后，分別施加地基彈簧、側(cè)向力梯形分布荷載及豎向荷載，并且對荷載進行組合。地基彈簧設(shè)

28、置、荷載分布及組合如圖3、4、5所示。圖3 施加彈簧地基后的隧道襯砌模型圖4 施加載荷后的隧道襯砌模型圖5 荷載組合后隧道襯砌模型4 分析結(jié)果查看分析過程結(jié)束后，進入Midas-GTS結(jié)果查詢表單，可查得隧道襯砌在自重荷載、豎直荷載水平荷載及組合荷載下襯砌的位移、內(nèi)力和應(yīng)力分布。該軟件提供的可視化的分析結(jié)果，可以仔細(xì)方便地查看和輸出結(jié)果。4.1 襯砌位移根據(jù)顯示的結(jié)果可知，組合荷載下隧道襯砌在水平方向上的最大位移發(fā)生在隧道側(cè)壁位置，最大位移約為13.38mm；在豎直方向上的最大位移發(fā)生在隧道拱頂位置，最大位移約為43.75mm，方向向下；隧道底部發(fā)生向上的隆起變形，最大位移約為5.28mm，方

29、向向上。組合荷載下隧道襯砌水平和豎直方向的位移如圖6、7所示。圖6 組合荷載下隧道襯砌水平方向位移圖7 組合荷載下隧道襯砌豎直方向位移4.2 襯砌內(nèi)力組合荷載下隧道襯砌對Y方向的彎矩在襯砌側(cè)壁達到最大，最大絕對值彎矩為421.57KN·m，襯砌底部最大絕對值彎矩為352.24 KN·m。組合荷載下隧道襯砌My分布如圖8所示。組合荷載下隧道襯砌Z方向軸力在襯砌底部左右對稱分布，最大絕對值軸力為648.67KN。X方向軸力在襯砌側(cè)壁底部達到最大，最大絕對值軸力為947.37KN，在尖角部位容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。Z和X方向上的應(yīng)力分布，與軸力分布規(guī)律相似。組合荷載下襯砌軸力分布如

30、圖912所示。圖8 組合荷載下隧道襯砌My分布圖9 組合荷載下隧道襯砌Z方向軸力圖10 組合荷載下隧道襯砌X方向軸力圖11 組合荷載下隧道襯砌X方向應(yīng)力分布圖12 組合荷載下隧道襯砌Z方向應(yīng)力分布5 結(jié)論運用Midas-GTS建立了二維隧道襯砌模型，在探討圍巖與襯砌相互作用的機理上，分析了隧道襯砌在圍巖壓力作用下的位移、內(nèi)力和應(yīng)力，得到了如下結(jié)論。1）隧道二維襯砌在荷載作用下，最大水平位移發(fā)生在襯砌側(cè)壁部分，最大豎直位移發(fā)生在襯砌拱頂部位。2）隧道二維襯砌在荷載作用下，在隧道截面有尖角或突變的部分容易發(fā)生應(yīng)力集中，因此在隧道截面形狀選區(qū)中，截面平滑的隧道（像圓形、馬蹄形等）受力較為均勻。參考文

31、獻1 張永興，賀永年.巖石力學(xué) M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008，3.2 E.Hoek and J .W. Bay著.巖石邊坡工程 M.北京：冶金工業(yè)出版社，1983.3 JTG D702004，公路隧道設(shè)計規(guī)范 S.4 徐干成，白洪才，鄭穎人等著.地下工程支護結(jié)構(gòu) M.北京：中國水利水電出版社，2002.基于Midas-GTS的三維基坑施工階段模擬周 森（華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 09巖土工程）摘 要：運用了Midas-GTS建立了三維基坑施工階段分析模型，三維基坑模型采用連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護方案。連續(xù)墻在深基坑開挖支護中是采用較多的支護形式，有其使用的范圍和特點，安全性和穩(wěn)定性較高

32、。在對該三維基坑各工況下的應(yīng)力、位移和內(nèi)力分析的基礎(chǔ)上，對基坑施工階段的整體穩(wěn)定性做了評估。關(guān)鍵詞：三維基坑；支護；有限元分析；穩(wěn)定性1 模型介紹1.1 連續(xù)墻特點及適應(yīng)范圍地下連續(xù)墻適用于軟土或沙土等要求高的場地，最大的優(yōu)點是防水效果好，結(jié)構(gòu)安全性高1，可與地下室側(cè)墻結(jié)合施工，整體性好，施工技術(shù)難度較難、速度較慢，對機械要求程度較高，占用場地較大2。1.2 模型建立本三維基坑支護體系選擇地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐方案?；娱_挖深度為15m，基坑長20m，寬10m，為矩形基坑。在基坑四個角部采用角撐，在橫向采用對撐，支撐梁截面B×H =800×600mm；土體分為粘土層和風(fēng)化巖兩種

33、，其中粘土層彈性模量E取5e4 kpa，粘聚強度取40kpa，內(nèi)摩擦角取10°，土體重度=19KN/m3，飽和重度=20KN/m3，泊松松比取0.3；第二個界面為風(fēng)化巖，彈性模量E取3.0e45kpa，粘聚強度取60kpa，內(nèi)摩擦角取35°，巖土體重度=21KN/m3，飽和重度=22KN/m3，泊松比取0.25。地下連續(xù)墻采用鋼筋籠混凝土澆注，施工中按照地下連續(xù)墻施工工藝及工序，墻后為600mm。三維基坑模型如圖1、2所示。圖1 施加地基支承后的三維基坑網(wǎng)格圖2 基坑地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系2 各施工階段結(jié)果查看基坑開挖過程分為：初始地應(yīng)力地下連續(xù)墻施工開挖1施工第一道撐開挖

34、2施工第二道撐開挖3地板澆注。在每個施工階段完成后，其位移、內(nèi)力和應(yīng)力都相應(yīng)地發(fā)生變化。2.1 各工況位移變化基坑施工中的變形監(jiān)測與控制是信息化施工的重點內(nèi)容。因此，施工中各工況結(jié)束后即使對位移變化進行監(jiān)測是必要的。施工階段基坑位移變化如圖311所示。 圖3 開挖1基坑X方向位移 圖4 加撐1并開挖2基坑X方向位移 圖5 加撐2并開挖3基坑X方向位移 圖6 開挖1基坑Y方向位移 圖7 加撐1開挖2基坑Y方向位移 圖8 加撐2開挖3基坑Y方向位移 圖9 開挖1基坑Z方向位移 圖10 加撐1開挖2基坑Z方向位移圖11 加撐2開挖3基坑Z方向位移從位移變化可以看出，設(shè)計過于保守，基坑在各施工階段X與

35、Y方向位移變化很小，幾乎不到1mm，Z方向為也較小，最后施工階段最大位移約為6.18mm。2.2 支撐內(nèi)力對比由于各工況內(nèi)力包括軸力、剪力和彎矩，結(jié)果選項較多，故選取代表性的Fy、My變化情況。結(jié)果表明，內(nèi)力Fy在橫向?qū)味瞬孔笥覂啥肆Φ姆较虬l(fā)生變化，且值較大；My較大截面分布在對撐端部和跨中部位，端部承受較大的壓應(yīng)力，中部有向上的撓曲變形。如圖1213所示。圖12 加撐1開挖2時Fy分布 圖13 加撐2開挖3時Fy分布圖14 加撐1開挖2時My分布 圖15 加撐2開挖3時My分布2.2 連續(xù)墻內(nèi)力連續(xù)墻在各個情況下的受力情況也較多，故選取X方向的內(nèi)力做為參考對象。連續(xù)墻X內(nèi)力如圖16、17所

36、示。 圖16 加撐1開挖2連續(xù)墻X方向內(nèi)力 圖17 加撐2開挖3連續(xù)墻X方向內(nèi)力對比看出，連續(xù)墻X方向最大內(nèi)力區(qū)發(fā)生在與橫向支撐相交的局部區(qū)域，呈現(xiàn)拋物線行分布特征。3 結(jié) 論運用Midas-GTS建立了三維基坑施工階段計算分析模型，該基坑采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護體系，施工過程分為開挖1、 加撐1并開挖2、加撐2并開挖3共3個施工階段。運行分析后，查看了各個施工階段基坑在X、Y和Z方向上位移變化，內(nèi)支撐內(nèi)力和應(yīng)力，地下連續(xù)墻內(nèi)力和應(yīng)力變化情況。由于分析工況下數(shù)據(jù)較多，僅選取各工礦下位移變化、內(nèi)支撐Fy、My變化和地下連續(xù)墻X方向內(nèi)力分布情況，得到了如下結(jié)論：1）所建模型過去保守，基坑在各施

37、工階段X與Y方向位移變化很小，幾乎不到1mm，Z方向為也較小，最后施工階段最大位移約為6.18mm。2）支撐內(nèi)力Fy在橫向?qū)味瞬孔笥覂啥肆Φ姆较虬l(fā)生變化，且值較大；My較大截面分布在對撐端部和跨中部位，端部承受較大的壓應(yīng)力，中部有向上的撓曲變形。3）連續(xù)墻X方向最大內(nèi)力區(qū)發(fā)生在與橫向支撐相交的局部區(qū)域，呈現(xiàn)拋物線行分布特征。參考文獻1 楊光華.深基坑支護結(jié)構(gòu)的實用計算方法及其應(yīng)用M.北京：地質(zhì)出版社，2004，4.2 黃仕香，潘健，劉紅等.廣州地鐵五山站基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計探討J.2004海峽兩岸地工技術(shù)/巖土工程交流研討會.廣州陳家祠廣場及周邊環(huán)境綜合整治地下空間工程基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計周 森（華

38、南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院 09巖土工程）摘 要：作為廣州亞運工程之一的陳家祠廣場是陳家祠嶺南文化廣場擴建工程的首期工程，依據(jù)地質(zhì)、水文和復(fù)雜的環(huán)境條件，本著安全、經(jīng)濟、保證工期的施工原則，提出了鉆孔灌注樁加一道內(nèi)支撐外加兩排攪拌樁形成封閉止水帷幕的支護方案。在綜合考慮工程施工對周圍重要建筑物（構(gòu)筑物）影響的基礎(chǔ)上，提出了對基坑、地鐵隧道設(shè)施結(jié)構(gòu)安全進行監(jiān)測的方案，可為類似工程基坑支護設(shè)計提供參考。關(guān)鍵詞：基坑支護；設(shè)計；影響；監(jiān)測0 引 言隨著城市中心地帶用地緊張的加劇，城市建設(shè)向地下發(fā)展的力度也逐步加大。北京、上海、深圳、廣州、武漢、重慶、天津等20余個大中城市相繼開始或完成了以城市地鐵、商

39、業(yè)街等為主體的地下空間開發(fā)規(guī)劃，并且也正在進行大型地下設(shè)施的建設(shè)1。在城市繁華鬧市區(qū)進行地下空間基坑開挖往往會面臨施工場地狹小，周邊環(huán)境復(fù)雜等問題。例如，上海市黃浦區(qū)155#東街坊地塊項目就位于鬧市中心，周圍既有地鐵、舊式民宅和需要保護的建筑，又有眾多管線分布在基地周圍2。在這樣的情況下，基坑開挖不僅要保證自身的安全性，更要在設(shè)計和施工階段充分考慮基坑開挖對周圍建筑物（構(gòu)筑物）的影響，選擇合理的基坑支護方案和制定詳細(xì)的監(jiān)測方案，以便在基坑開挖過程中實現(xiàn)“信息化施工”和“動態(tài)設(shè)計”，及時將施工信息加以反饋，從而可以根據(jù)反饋信息對施工工藝、設(shè)計參數(shù)進行調(diào)整并對突發(fā)情況進行處理。本文在對廣州陳家祠廣

40、場及周邊環(huán)境綜合整治工程地質(zhì)、水文和復(fù)雜的周邊環(huán)境進行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了鉆孔灌注樁加一道內(nèi)支撐外加兩排攪拌樁形成封閉止水帷幕的支護方案，并考慮基坑開挖對基坑本身以及對基坑南側(cè)地鐵一號線的影響，制定了詳備的監(jiān)測方案和應(yīng)急措施，以確保施工安全、經(jīng)濟、合理。1 工程概況1.1 工程簡介該地下空間工程項目位于廣州市荔灣區(qū)中山七路與康王北路交匯處，南側(cè)緊鄰中山七路，北側(cè)毗鄰陳家祠，西側(cè)緊鄰荔灣區(qū)人民政府。擬建場地東側(cè)現(xiàn)為公園，西側(cè)原為市三十二中學(xué)，現(xiàn)已經(jīng)人工拆遷整平，地勢較為平坦。場地擬建一層地下車庫，占地面積約10 000m2，可提供約445個停車位。地下車庫設(shè)計凈高5.1m，車庫建成后在其頂部

41、回填土體，建成一個綠化率達80%的廣場，并把陳家祠全貌凸現(xiàn)出來。作為荔灣區(qū)“四區(qū)一街”迎亞運工程項目之一，該工程預(yù)計亞運前完工，將與二、三期工程結(jié)合，建成一個具有嶺南建筑特色和人文氣息，集旅游、休閑、文化、娛樂于一體的陳家祠嶺南文化廣場。地下空間基坑頂標(biāo)高為0.070m，基坑底標(biāo)高為-8.270m，基坑開挖深度為8.20m，考慮到基底清淤換填的可能，在計算時將開挖深度增加1m?；釉O(shè)計等級為一級。北面與陳家祠相距約22m，基坑頂邊線離用地紅線約為4.80m；南面臨近中山七路，基坑頂邊線距離用地紅線約23.932.0m，基坑南側(cè)與地鐵一號線相鄰，基坑邊線與地鐵車站主體內(nèi)邊線距離為6.80m20.

42、05m；西面與荔灣區(qū)人民政府相距約22.6m，基坑頂邊線距離用地紅線約3.10m5.50m；基坑?xùn)|側(cè)與地鐵八號線相鄰，基坑邊線與地鐵車站主體內(nèi)邊線距離約為2.2m25.10m。由于周圍管線均需遷移及重新架設(shè)，所以基坑設(shè)計可基本不考慮周圍管線的影響。工程場地及周邊環(huán)境如圖1所示：圖1 陳家祠廣場及周邊綜合整治地下空間工程場地及周邊環(huán)境1.2 工程地質(zhì)條件根據(jù)鉆探揭露的情況，勘察場地地基土主要由人工填土（Qml）、沼澤沉積層（Qh）、第四系沖積層（Qal）及殘積層（Qel）組成；基巖為白堊系上統(tǒng)（K2）泥質(zhì)粉砂巖。各土層的分布及有關(guān)工程地質(zhì)特征從上至下分述如下：（1）人工填土層（Qml）：混凝土層

43、（Qml）：層厚0.200.80m，多為碎磚塊、混凝土碎石塊等，堅硬；雜填土（Qml）：層厚0.905.70m，褐灰色、雜色，由碎磚塊（含量約30%50%）、粘性土（約30%40%）及中粗砂組成，稍濕，松散；（2）第四系淤積層（Qh）：淤泥（Qh）：層厚為0.608.10m，層頂埋深0.805.70m，褐黑色，以粘粒及粉粒為主，含腐殖質(zhì)及少量有機質(zhì)，局部間夾粉砂，腥臭、飽和、流塑；（3）第四系殘積層（Qel）粉質(zhì)粘土（Qel）：層厚為0.8013.30m，層頂埋深3.4012.60m，褐紅色，以粘粒、粉粒為主，含少量風(fēng)化巖塊及粉細(xì)砂，濕，可塑；含砂粉質(zhì)粘土（Qel）：層厚為0.706.90m，

44、層頂埋深3.406.60m，褐紅色、花斑色，以粘粒、粉粒為主，含1015%石英砂及少量風(fēng)化碎屑巖塊，為風(fēng)化殘積土，局部可見殘余結(jié)構(gòu)，濕，可塑；（4）白堊系上統(tǒng)沉積巖層（K2）：全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（K2）：層厚2.007.20m，層頂埋深5.409.20m，褐紅色，原巖結(jié)構(gòu)可辨認(rèn)，巖芯呈堅硬土柱狀，少量碎塊狀，巖質(zhì)極軟,遇水易軟化崩解；強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（K2）：層厚0.605.70m，層頂埋深8.0019.80m，褐紅色，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，原巖結(jié)構(gòu)清晰,巖石強烈風(fēng)化，巖芯呈半巖半土狀堅硬土柱狀，局部碎塊狀，巖質(zhì)極軟，巖塊手折易斷，濕水易軟化崩解，巖體基本質(zhì)量等級為類；中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（K2）：層厚0.

45、6010.10m，層頂埋深8.6020.70m，褐紅色，泥質(zhì)粉砂和層狀構(gòu)造，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，巖石裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀短柱狀，巖質(zhì)軟，錘擊聲啞可碎，巖體基本質(zhì)量等級為類；微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（K2）：層厚2.1014.70m，層頂埋深13.6023.10m，褐紅色，泥質(zhì)粉砂和層狀構(gòu)造，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，裂隙稍發(fā)育，巖芯呈短長柱狀，巖質(zhì)較硬，錘擊聲脆，巖體基本質(zhì)量等級為類。典型地質(zhì)剖面和各土層物理參數(shù)分別如圖2、表1所示：圖2 典型地質(zhì)剖面1.3 水文條件按含水介質(zhì)及埋藏條件，場地地下水屬基巖裂隙水及上層滯水頂部人工填土層屬上層滯水含水層。層淤泥、層粉質(zhì)粘土(殘積土)、層含砂粉質(zhì)粘土和層全風(fēng)化帶屬細(xì)粒土，含

46、水貧乏，屬相對隔水層。基巖裂隙水主要賦存于層強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖及層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，具承壓性、各向異性，在節(jié)理裂隙較發(fā)育的地段賦存豐富，透水性強。層微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖體較完整，裂隙不發(fā)育，透水性較差，含水量不大。地下水的補給來源主要是大氣降水及側(cè)向逕流補給。地下水的水位受大氣降水影響較大，雨季地下水位上升，旱季地下水位下降。表1 土層物理參數(shù)土層土體粘聚強度C(Kpa)土體內(nèi)摩擦角（°）錨固體摩擦阻力（Kpa）人工填土101016淤泥44113粉質(zhì)粘土241457含砂粉質(zhì)粘土351763全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂層371768強風(fēng)化30032120中風(fēng)化70033180微風(fēng)化2000353002

47、 支護結(jié)構(gòu)選型根據(jù)設(shè)計方案，基坑開挖深度約為9.0m；根據(jù)勘察資料，基坑側(cè)壁巖土分布較為復(fù)雜，有雜填土、淤泥、粉質(zhì)粘土(殘積土)、含砂粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖；坑底主要為粉質(zhì)粘土(殘積土)、淤泥、含砂粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，局部為強中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖(、層)。地下水埋藏較淺，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。結(jié)合本工程的基坑特點和巖土工程條件，不宜采用放坡開挖的基坑支護方案，比較可行的支護方案為地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐（或錨桿）或排樁+內(nèi)支撐（或錨桿）支護方案。分別對兩種方案進行比較，得到各自的優(yōu)缺點3如表2所示：表2 兩種支護結(jié)構(gòu)方案的比較比較項地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐（或錨桿）排樁（鉆孔灌注樁）+內(nèi)支撐（或錨桿

48、）+止水帷幕適用性 軟土或砂土地基軟土或砂土地基施工技術(shù)難度與速度 較難，較慢一般，快防水效果好較好對機械要求程度較高一般占用場地較大一般結(jié)構(gòu)安全性好較好施工費用較高較低本基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，施工工期要求在亞運之前完工，基坑開挖面積較大，并受施工費用的限制，在保證基坑支護結(jié)構(gòu)確?；蛹爸苓叚h(huán)境安全的前提下，盡可能節(jié)約投資，達到安全、經(jīng)濟和方便施工的目的，因此本基坑支護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+ 一道混凝土內(nèi)支撐+ 兩排攪拌樁形成封閉止水帷幕的支護方案。其中鉆孔灌注樁為10001200或12001400，混凝土強度為C30，水下灌注時采用C35混凝土；沿基坑周圍設(shè)置的兩排600400攪拌樁止水帷幕，采用

49、42.5R普通硅酸鹽混凝土；支撐采用800×1000的混凝土內(nèi)撐。根據(jù)基坑開挖深度及地質(zhì)剖面，將支護結(jié)構(gòu)分為5個區(qū)段?；又ёo結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖3所示：圖3 基坑支護結(jié)構(gòu)平面布置圖3 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1計算原則根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際工作條件確定，并反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。支護結(jié)構(gòu)在施工階段，按施工過程進行受力計算分析，開挖期間作為支擋結(jié)構(gòu)，承受全部的水土壓力及路面荷載。其受力分析模擬了施工過程，遵循“先變位、后支撐”的原則，在計算中計入結(jié)構(gòu)的先期位移值及支撐變形，采用彈性有限元法進行結(jié)構(gòu)計算，地基對結(jié)構(gòu)的作用采用分布水土壓力及一系列不能受拉的彈簧進行模擬，最終的位移及內(nèi)力值為各階段累加

50、值。3.2 荷載計算結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，按結(jié)構(gòu)整體和單個構(gòu)件可能出現(xiàn)的最不利情況進行組合，依照相應(yīng)的規(guī)范要求進行計算，并考慮施工過程中荷載變化情況分階段計算。根據(jù)地質(zhì)勘探資料，將基坑支護結(jié)構(gòu)分為5個斷面，其中典型斷面處的地質(zhì)鉆探圖、排樁支護簡圖和鉆孔灌注樁、攪拌樁布置圖依次如圖4、5、6所示：圖4 1-1斷面地質(zhì)鉆探圖 圖5 1-1斷面排樁支護簡圖圖6 鉆孔灌注樁、攪拌樁布置圖內(nèi)力計算方法采用增量法，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)0取1.10，依次輸入相關(guān)參數(shù)和各類信息，采用理正深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件F-SPW V6.1進行計算，得到各個斷面內(nèi)力取值如表3所示：表3 各個斷面內(nèi)力取值斷面特征值彎距（

51、KN·m）剪力（KN）位移（mm）彈性法計算值經(jīng)典法計算值內(nèi)力設(shè)計值彈性法計算值經(jīng)典法計算值內(nèi)力設(shè)計值彈性法計算值1-1內(nèi)側(cè)最大值3099.092420.203622.06972.07872.901336.6021.45外側(cè)最大值1215.311872.381420.392-2內(nèi)側(cè)最大值996.56646.111164.73292.184621618.99外側(cè)最大值355.13724.68415.06336.123-3內(nèi)側(cè)最大值674.93674.75788.82342.44286.86470.8613.02外側(cè)最大值648.36305.83757.784-4內(nèi)側(cè)最大值765.41500.79894.57228.38373.6117.06外側(cè)最大值234.34479.66273.89271.725-5內(nèi)側(cè)最大值970.42616.761134.17303.66407.2816.39外側(cè)最大值218.59771.30255.48296.213.3 樁身配筋對各區(qū)段施工分步進行下的